ऐल्बाइट-ऐनॉर्थाइट कलीय चित्र और क्रिस्टलीकरण

ऐल्बाइट-ऐनॉर्थाइट का कलीय चित्र (वायुमंडलीय दाब, शुष्क)

ऐल्बाइट-ऐनॉर्थाइट प्रणाली एक बाइनरी इज़ोमोर्फिक प्रणाली है, जिसका अर्थ है कि ऐल्बाइट और ऐनॉर्थाइट के बीच ठोस विलयन की एक सतत श्रृंखला मौजूद है। वायुमंडलीय दाब और शुष्क परिस्थितियों में, इस प्रणाली का चरण आरेख दो मुख्य वक्रों द्वारा विशेषता है: तरलिका (liquidus) वक्र और ठोसिका (solidus) वक्र।

• तरलिका वक्र (Liquidus Curve): यह वक्र तापमान को दर्शाता है जिसके ऊपर पूरी प्रणाली तरल अवस्था में होती है। इस वक्र के ऊपर किसी भी तापमान पर, केवल पिघल मौजूद होता है।
• ठोसिका वक्र (Solidus Curve): यह वक्र तापमान को दर्शाता है जिसके नीचे पूरी प्रणाली ठोस अवस्था में होती है। इस वक्र के नीचे किसी भी तापमान पर, केवल ठोस प्लैजियोक्लेज़ क्रिस्टल मौजूद होते हैं।
• तरलिका और ठोसिका के बीच का क्षेत्र: इन दोनों वक्रों के बीच के क्षेत्र में, तरल और ठोस प्लैजियोक्लेज़ क्रिस्टल सह-अस्तित्व में होते हैं। यह वह क्षेत्र है जहां क्रिस्टलीकरण होता है।

आरेख में, शुद्ध ऐल्बाइट (Ab100) का गलनांक लगभग 1120°C होता है, जबकि शुद्ध ऐनॉर्थाइट (An100) का गलनांक लगभग 1550°C होता है। तरलिका और ठोसिका वक्र दोनों ही ऐनॉर्थाइट सामग्री बढ़ने के साथ बढ़ते तापमान की ओर ढलान करते हैं, जो दर्शाता है कि उच्च ऐनॉर्थाइट सामग्री वाले प्लैजियोक्लेज़ का गलनांक अधिक होता है।

आरेख का विवरण:

आरेख एक X-Y प्लॉट होगा जहां X-अक्ष पर ऐल्बाइट से ऐनॉर्थाइट (Ab0-An100 से Ab100-An0) की संरचना प्रतिशत में दिखाई जाएगी, और Y-अक्ष पर तापमान (°C) दर्शाया जाएगा।

• X-अक्ष: बायीं ओर Ab100, दायीं ओर An100। बीच में Ab-An मिश्रण।
• Y-अक्ष: नीचे कम तापमान, ऊपर उच्च तापमान।
• तरलिका वक्र: यह वक्र Ab100 के गलनांक (लगभग 1120°C) से शुरू होकर An100 के गलनांक (लगभग 1550°C) तक ऊपर की ओर झुका हुआ होता है। यह वक्र पिघल और पिघल+क्रिस्टल क्षेत्र को अलग करता है।
• ठोसिका वक्र: यह वक्र तरलिका वक्र के नीचे होता है और इसी तरह Ab100 के गलनांक से An100 के गलनांक तक ऊपर की ओर झुका होता है। यह वक्र पिघल+क्रिस्टल और ठोस क्रिस्टल क्षेत्र को अलग करता है।
• क्षेत्र I (तरलिका वक्र के ऊपर): केवल तरल (पिघल) मौजूद।
• क्षेत्र II (तरलिका और ठोसिका वक्र के बीच): तरल और ठोस प्लैजियोक्लेज़ क्रिस्टल सह-अस्तित्व में।
• क्षेत्र III (ठोसिका वक्र के नीचे): केवल ठोस प्लैजियोक्लेज़ क्रिस्टल मौजूद।

एक प्रारंभिक गलित जिसमें Ab20-An80 है, उसके क्रिस्टलीकरण पथ का अनुरेखण

मान लीजिए हमारे पास एक प्रारंभिक मैग्मा है जिसकी संरचना Ab20-An80 है (यानी, 20% ऐल्बाइट और 80% ऐनॉर्थाइट)।

1. प्रारंभिक बिंदु: उच्च तापमान पर, Ab20-An80 का मैग्मा पूरी तरह से तरल अवस्था में होगा, जो आरेख के तरलिका वक्र के ऊपर एक बिंदु पर स्थित होगा।
2. क्रिस्टलीकरण की शुरुआत (बिंदु A): जैसे-जैसे मैग्मा ठंडा होता है, यह तरलिका वक्र को एक निश्चित तापमान पर काटता है। इस बिंदु पर, पहले क्रिस्टल बनना शुरू होते हैं। ये क्रिस्टल मूल पिघल की तुलना में हमेशा ऐनॉर्थाइट में अधिक समृद्ध होते हैं। चूंकि An का गलनांक Ab से अधिक होता है, पहले बनने वाले क्रिस्टल Ab20-An80 के पिघल की तुलना में An में अधिक समृद्ध होंगे। आरेख पर, यह बिंदु तरलिका वक्र पर Ab20-An80 संरचना के ऊपर एक बिंदु पर होगा। एक टाई-लाइन (Tie-line) खींचकर, हम ठोसिका वक्र पर संबंधित ठोस संरचना को पा सकते हैं, जो मूल पिघल से अधिक An-समृद्ध होगी (उदाहरण के लिए, Ab10-An90)।
3. निरंतर क्रिस्टलीकरण: जैसे-जैसे तापमान और घटता है, अधिक क्रिस्टल बनते हैं। पिघल की संरचना लगातार Ab-समृद्ध होती जाती है क्योंकि An-समृद्ध क्रिस्टल उससे अलग होते जाते हैं। इसी समय, पहले बने क्रिस्टल भी पिघल के साथ संतुलन स्थापित करने का प्रयास करते हुए अपनी संरचना बदलते हैं, हालांकि यह प्रक्रिया धीमी हो सकती है।
4. संतुलन क्रिस्टलीकरण बनाम असम्यक क्रिस्टलीकरण:
   • संतुलन क्रिस्टलीकरण (Equilibrium Crystallization): यदि क्रिस्टल और पिघल के बीच पूर्ण और सतत संतुलन बना रहता है, तो क्रिस्टल लगातार पिघल के साथ प्रतिक्रिया करके अपनी संरचना बदलते रहते हैं। इस स्थिति में, ठोसिका वक्र पर संरचना लगातार Ab-समृद्ध होती जाएगी, और अंततः, जब पूरा पिघल जम जाएगा (ठोसिका वक्र पर Ab20-An80 के संगत तापमान पर), अंतिम ठोस पदार्थ की औसत संरचना मूल पिघल (Ab20-An80) के समान होगी।
   • असम्यक क्रिस्टलीकरण (Fractional Crystallization): यदि बने हुए क्रिस्टल पिघल से अलग हो जाते हैं (उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण द्वारा नीचे बस जाते हैं), तो पिघल तेजी से Ab-समृद्ध होता जाता है। इस स्थिति में, पिघल Ab-समृद्ध दिशा में तरलिका वक्र के नीचे चला जाता है, और अंतिम क्रिस्टल जो बनते हैं वे Ab-समृद्ध होते हैं। यह प्रक्रिया प्लैजियोक्लेज़ में रासायनिक मंडलन (zoning) का कारण बनती है।
5. क्रिस्टलीकरण का अंत (बिंदु B): जब पिघल ठोसिका वक्र तक पहुंचता है, तो अंतिम पिघल जम जाता है और पूरी प्रणाली ठोस हो जाती है। संतुलन क्रिस्टलीकरण के तहत, अंतिम ठोस पदार्थ की औसत संरचना प्रारंभिक पिघल के समान होगी। असम्यक क्रिस्टलीकरण के तहत, ठोस पदार्थ की औसत संरचना प्रारंभिक पिघल से भिन्न होगी, और क्रिस्टलों में एक विशिष्ट मंडलन पैटर्न होगा।

इस पद्धति में प्लैजियोक्लेज़ के मंडलन की व्याख्या

प्लैजियोक्लेज़ खनिजों में मंडलन (Zoning) उनके क्रिस्टलीकरण के दौरान होने वाली रासायनिक परिवर्तनों का परिणाम है। यह इंगित करता है कि क्रिस्टल के विकास के दौरान पिघल की संरचना बदल रही थी, और क्रिस्टल पूरी तरह से पिघल के साथ संतुलन में नहीं आ पाए।

मंडलन के प्रकार:

• सामान्य मंडलन (Normal Zoning): यह सबसे आम प्रकार का मंडलन है, जहां क्रिस्टल का केंद्र An-समृद्ध होता है और रिम (बाहरी किनारा) Ab-समृद्ध होता है। यह तब होता है जब क्रिस्टल पिघल से अलग हो जाते हैं (असम्यक क्रिस्टलीकरण), जिससे शेष पिघल धीरे-धीरे Ab-समृद्ध होता जाता है। परिणामस्वरूप, बाद में बनने वाली परतें कम An-समृद्ध होती हैं।
  • कारण: असम्यक क्रिस्टलीकरण, या पिघल से क्रिस्टलों का तेजी से पृथक्करण।
  • सूचक: मैग्मा चैंबर में चल रही मैग्मा भेदभाव प्रक्रिया का सूचक।
• उत्क्रम मंडलन (Reverse Zoning): यह कम आम है, जहां क्रिस्टल का केंद्र Ab-समृद्ध होता है और रिम An-समृद्ध होता है। यह तब हो सकता है जब एक नया, अधिक An-समृद्ध मैग्मा मौजूदा मैग्मा चैंबर में प्रवेश करता है, जिससे पिघल की संरचना अचानक An-समृद्ध हो जाती है।
  • कारण: नए, अधिक मैफिक (An-समृद्ध) मैग्मा का इंजेक्शन।
  • सूचक: मैग्मा चैंबर में नए मैग्मा का मिश्रण।
• दोलायमान मंडलन (Oscillatory Zoning): यह तब होता है जब An और Ab सामग्री में कई वैकल्पिक परतें होती हैं। यह पिघल की संरचना में छोटे, आवर्ती परिवर्तनों के कारण हो सकता है, जो मैग्मा चैंबर में दाब, तापमान या जल वाष्प की मात्रा में आवर्ती परिवर्तनों के परिणामस्वरूप हो सकता है।
  • कारण: मैग्मा चैंबर में तापमान, दाब या वाष्प दाब में चक्रीय परिवर्तन।
  • सूचक: मैग्मा चैंबर की अस्थिर या गतिशील परिस्थितियाँ।

संक्षेप में, प्लैजियोक्लेज़ में मंडलन मैग्मा के क्रिस्टलीकरण के दौरान रासायनिक संतुलन तक पहुंचने में विफलता को दर्शाता है। यह एक मूल्यवान उपकरण है जो भूवैज्ञानिकों को मैग्मा चैंबरों में होने वाली जटिल प्रक्रियाओं, जैसे कि असम्यक क्रिस्टलीकरण, मैग्मा मिश्रण, और विभिन्न भौतिक-रासायनिक मापदंडों में परिवर्तन को समझने में मदद करता है।